DE69838845T2

DE69838845T2 - Zerstäuber

Info

Publication number: DE69838845T2
Application number: DE69838845T
Authority: DE
Inventors: Takao Terada; Kei Asai; Kuniaki Kyoto-shi MATSUURA
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: EP1022063B1; EP1829618A2; KR20010030824A; CN1129486C; CN1274303A; DE69838845D1; EP1022063A1; ES2294819T3; JP3386050B2; AU9283498A; EP1022063A4; KR100341538B1; US6273342B1; EP1829618A3; AU730572B2; WO1999017888A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäuber, der unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements Flüssigkeit versprüht.
Stand der Technik
Ein Zerstäuber, der für die vorliegende Erfindung von Interesse ist, ist in beispielsweise WO93/20949 und WO97/05960 beschrieben. Der in diesen Veröffentlichungen beschriebene herkömmliche Zerstäuber weist ein Metallhorn kombiniert mit einem Siebelement mit kleinen Löchern zum Versprühen von Flüssigkeit bei geringem Stromverbrauch auf. Bei diesem Zerstäuber ist ein Ende des Metallhorns in die in einem Behälter befindliche Flüssigkeit eingetaucht. Das Siebelement ist am anderen Ende des Metallhorns angeordnet. Durch Ultraschallschwingung des am Metallhorn angebrachten Ultraschallschwingers wird Flüssigkeit an einem Ende des Metallhorns absorbiert. Die absorbierte Flüssigkeit wird durch den synergistischen Effekt zwischen dem Metallhorn, das eine Ultraschallschwingung ausführt, und dem Siebelement zerstäubt.
Ein solcher Zerstäuber hat jedoch Probleme wie: ➀ die Positionierung zwischen dem Siebelement und dem Metallhorn; und ➁ die Stabilität der Zerstäubung. Was das Problem ➀ anbelangt, wird die Zerstäubung unzureichend, wenn der Abstand zwischen dem Siebelement und dem anderen Ende des Metallhorns zu groß oder zu klein ist, und so der Zerstäubungswirkungsgrad verschlechtert. Was das Problem ➁ anbelangt, hat der bauliche Abstand zwischen dem Siebelement und dem Metallhorn die Tendenz, instabil zu werden, was zu einer inkonstanten Zerstäubung führt. Das Problem bestand darin, dass eine stabile Zerstäubung schwierig war.
Ein Zerstäuber gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus WO-A-93/20949 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zerstäuber mit günstigem Zerstäubungswirkungsgrad zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zerstäuber zu schaffen, der eine Zerstäubung stabil bewirken kann.
Zur Lösung obiger Aufgaben ist der Zerstäuber der vorliegenden Erfindung wie in Anspruch 1 definiert. Die bei der Zerstäubung verwendete Schwingungswelle des piezoelektrischen Elements durch den Oszillator ist eine Welle, die hauptsächlich im piezoelektrischen Element verläuft (Volumenwelle).
Bei diesem Zerstäuber wird das piezoelektrische Element mit kammartrigen Elektroden, die abwechselnd ausgebildete Elektroden aufweisen, mit einem Siebelement kombiniert, wobei die Volumenwelle, die durch das piezoelektrische Element verläuft, verwendet wird. Es wird daher eine große Schwingungsversetzung bei kleiner elektrischer Energie gewonnen. Der Zerstäubungswirkungsgrad ist günstig.
Das Material des piezoelektrischen Elements ist vorzugsweise Lithiumniobat mit einem 41 ± 15° Drehungs-Y-Schnitt und einer Y-Achsenprojektionsausbreitungsrichtung. Der Oszillationswirkungsgrad wird durch Verwendung einer bestimmten Ausbreitungsrichtung des Materials verbessert.
Vorzugsweise hat das piezoelektrische Element eine Dicke so, dass die Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle und die Schwin gungsfrequenz der Volumenwelle sich voneinander unterscheiden. Die kammartige Elektrode des piezoelektrischen Elements ist so eingerichtet, dass die Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle sich von der Schwingungsfrequenz der Volumenwelle unterscheidet. Dadurch wird die Schwingungsfrequenz der Volumenwelle stabilisiert, ohne den Schwingungsschaltkreis kompliziert zu machen.
Vorzugsweise hat wenigstens der Endabschnitt des piezoelektrischen Elements, der die Fortschreitrichtung der Oberflächenwelle kreuzt einen solchen Aufbau derart, dass die an diesem Ende reflektierte Welle nicht mit der Oberflächenwelle interferiert. Dadurch tritt keine Interferenz der Schwingungswelle (Oberflächenwelle oder Volumenwelle) auf. Die Schwingung wird stabilisiert.
Vorzugsweise weist das piezoelektrische Element zwei entgegengesetzte Ebenen auf. Die kammartige Elektrode ist auf nur einer Ebene des piezoelektrischen Elements auf der Seite vorgesehen, die der Ebene gegenüberliegt, die dem Siebelement zugekehrt ist. Da die kammartige Elektrode nicht mit der Flüssigkeit (dem flüssigen Reagenz) in Berührung kommt, lassen sich eine Elektrodenkorrosion, elektrische Korrosion sowie ein elektrischer Kurzschluss durch das Flüssigreagenz verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 11 definiert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei der die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen das piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei das Siebelement Hornkonfiguration hat, bei welcher die Querschnittsform der kleinen Löcher gemäß der Schwingungsfrequenz des piezoelektri schen Elements und der Schallgeschwindigkeit des Fluids definiert ist. Da die Querschnittsform der kleinen Löcher des Siebelements Hornkonfiguration hat, die gemäß der Schwingungsfrequenz des piezoelektrischen Elements und der Schallgeschwindigkeit des Fluids definiert ist, lässt sich eine Zerstäubung mit günstigem Wirkungsgrad bei verhältnismäßig kleinem Stromverbrauch erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 12 defniert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen das piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei das piezoelektrische Element und das Siebelement so angeordnet sind, dass die einander zugekehrten Ebenen sich unter einem spitzen Winkel kreuzen, und die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitszuführvorrichtung an der Öffnungsseite zwischen diesen vorgesehen wird.
Ferner sind ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, ein dieses piezoelektrische Element ansteuernder Oszillator, ein Siebelement mit einer Vielzahl kleiner Löcher, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, ein eine Flüssigkeit speichernder Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, vorgesehen. Das piezoelektrische Element und das Siebelement sind so angeordnet, dass deren einander zugekehrte Ebenen einander unter einem spitzen Winkel kreuzen. Der Behälter enthält ein Zuführrohr, das sich zur Öffnungsseite zwischen dem piezoelektrischen Element und dem Siebelement erstreckt.
Dadurch lässt sich die im Behälter verbleibende Flüssigkeitsmenge minimieren. Außerdem ist die Zerstäubung einer Flüssigkeit niedriger Viskosität, wie etwa eines in Alkohol aufgelösten Mittels oder eine ein Tensid enthaltende Flüssigkeit mit niedriger Oberflächenspannung, möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 14 definiert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen das piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei das piezoelektrische Element dadurch gekennzeichnet ist, dass der Umfangsendabschnitt durch eine wasserdichte Dichtung gepresst und eingepasst gehalten wird. Dadurch lässt sich die Wasserbeständigkeit verbessern, während die Schwingungsdämpfung des piezoelektrischen Elements minimiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 15 definiert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchem die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen dieses piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei das piezoelektrische Element eine Flüssigkeitssensorelektrode aufweist, die die Flüssigkeit aus dem Behälter an der Ausbildungsebene für die kammartige Elektrode abfühlt. Ein Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat ist vorgesehen, welches gemäß dem Signal von der Flüssigkeitssensorelektrode abfühlt, ob Flüssigkeit vorhanden ist oder nicht. Das Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat ist unter der Ausbildungsebene des piezoelektrischen Elements für die kammartige Elektrode angeordnet. Die Flüssigkeitssensorelektrode des piezoelektrischen Elements und das Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat sind durch einen leitfähigen elastischen Körper miteinander verbunden.
Dadurch kann der Abstand zwischen der Flüssigkeitssensorelektrode des piezoelektrischen Elements und dem Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat minimiert und so der Einfluss von Störungsrauschen minimiert werden. Auch lässt sich die elektrostatische Kapazität der elektrischen Verbindung zwischen der Flüssigkeitssensorelektrode und dem Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat vermindern und damit das Signal/Rausch-Verhältnis vermindern. Ferner kann die Kontaktzuverlässigkeit zwischen der Flüssigkeitssensorelektrode und dem Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat unter Minimierung der durch elektrischen Kontakt bewirkten Schwingungsdämpfung gewährleistet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 16 definiert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen dieses piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zu dem piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei die Flüssigkeitszuführmittel dadurch gekennzeichnet sind, dass sie die Flüssigkeit aus dem Behälter durch Druckwirkung einer Membran zuführen.
Auch enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen dieses piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter, eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, sowie einen Flüssigkeitsmengensensor, der die Menge an Flüssigkeit auf dem piezoelektrischen Element abfühlt. Die Flüssigkeitszuführvorrichtung führt die Flüssigkeit aus dem Behälter durch Druckwirkung einer Membran zu. Die Druckwirkung der Membran wird gemäß der Ausgabe des Flüssigkeitsmengensensors gesteuert.
Dadurch kann Flüssigkeit einer optimalen Menge zugeführt und damit der Nachteil eines Zusetzens oder dergleichen vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, wie in Anspruch 18 definiert, enthält ein Zerstäuber ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei welchen die eine Elektrode und die andere Elektrode abwechselnd ausgebildet sind, einen das piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zum piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter, eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, sowie ein das Siebelement haltendes Siebelementgehäuse, wobei das Siebelementgehäuse aus Metall oder Keramik ausgebildet ist.
Dadurch kann eine Absorption der Schwingungsenergie, die sich durch die Flüssigkeit ausbreitet, unterdrückt und so der Zerstäubungs wirkungsgrad verbessert werden. Auch ist die Stoßfestigkeit in Bezug auf einen Schlag, wie etwa beim Fallenlassen der Vorrichtung, verbessert. Ein Zerstäuber mit einem Siebelementgehäuse, das nicht leicht beschädigt wird, kann vorgesehen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 19 definiert, enthält ein Zerstäuber eine Grundeinheit, eine an der Grundeinheit lösbar angebrachte Grundeinheitabdeckung, ein piezoelektrisches Element, einen dieses piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zu dem piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei der Oszillator an der Grundeinheit angeordnet ist, während das piezoelektrische Element, das Siebelement, der Behälter und die Flüssigkeitszuführvorrichtung an der Grundeinheitabdeckung angeordnet sind.
Da das piezoelektrische Element, das Siebelement, der Behälter und die Flüssigkeitszuführvorrichtung an der Grundeinheitabdeckung in dem Zerstäuber angeordnet sind, ist die Wartung durch Entfernen der Grundeinheitabdeckung mit den Komponenten als modulare Komponenten von der Grundeinheit erleichtert. Die Montage ist erleichtert. Insbesondere kann die Grundeinheitabdeckung oder das innerhalb der Grundeinheit angeordnete Schaltkreissubstrat bei Beschädigung einfach ersetzt werden. Was den Zerstäubungsmechanismusabschnitt an dem Teil der Grundeinheitabdeckung, der eine kritische Justierung erfordert, anbelangt, kann die Genauigkeit durch Vorsehen desselben als modulare Komponenten, die nicht einfach abgenommen werden können, aufrechterhalten werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 20 definiert, enthält ein Zerstäuber an einer Grundeinheit ein piezoelektrisches Element, einen dieses piezoelektrische Element ansteuernden Oszillator, ein Siebelement mit vielen kleinen Löchern, das in enger Nähe zu dem piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Behälter sowie eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die die Flüssigkeit aus dem Behälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement zuführt, wobei eine Betriebsanzeige und eine Spannungsüberwachungsanzeige im oberen Abschnitt der Grundeinheit vorgesehen sind. Diese Anzeigen sind so eingerichtet, dass sie eine visuelle Bestätigung in einer Richtung gestatten, die im Wesentlichen mit der Sprührichtung aus der Grundeinheit identisch ist.
Da die Betriebsanzeige und die Spannungsüberwachungsanzeige einfach während der Inhalation des Sprühmittels visualisiert werden können, können eine Bestätigung des Leitungszustands während der Inhalation und eine Bestätigung der Warnanzeige, wenn die Batterie schwach ist, einfach in Inhalationsstellung durchgeführt werden.
Gemäß dem vorliegenden Zerstäuber kann der Betriebsschalter betätigt werden, während die Grundeinheit mit einem natürlichen Griff gehalten wird. Die Möglichkeit des versehentlichen Fallenlassens der Vorrichtung im Betrieb ist vermindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Zerstäubers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht eines Zerstäubers mit von dem Grundeinheitgehäuse abgenommener Abdeckung.
3 ist eine Vorderansicht des Zerstäubers der 2.
4 ist eine Ansicht des Zerstäubers der 2 von oben.
5 ist eine Schnittansicht des Grundteils des Zerstäubers.
6A und 6B sind Schnittansichten, teilweise abgebrochen, eines Zerstäubers mit von dem Grundeinheitgehäuse abgenommener Abdeckung.
7A und 7B ist eine Ansicht von oben bzw. eine Seitenansicht der Grundeinheitabdeckung eines Zerstäubers.
8A und 8B sind eine Seitenansicht von rechts bzw. eine Seitenansicht von links der Grundeinheitabdeckung der 7A und 7B.
9 ist eine Ansicht von oben, die das Innere der Grundeinheitabdeckung der 7A und 7B zeigt.
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines in einem Zerstäuber verwendeten Solenoids.
11A und 11B sind eine Ansicht von oben bzw. eine Seitenansicht einer Zerstäubungseinheit an einer Grundeinheitabdeckung eines Zerstäubers.
12A und 12B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine Ansicht von oben des Inneren der in 11A und 11B gezeigten Zerstäubungseinheit.
13 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Grundteils einer Grundeinheitabdeckung eines Zerstäubers.
14 ist ein Diagramm, welches die Zerstäubung an der Grundeinheitabdeckung des Zerstäubers beschreibt.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Elements und eines Flüssigkeitssensorschaltkreissubstrats, die in einem Zerstäuber verwendet werden.
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein in einem Zerstäuber verwendetes piezoelektrisches Element zeigt.
17 ist ein Diagramm, welches das Schwingungsprinzip eines in einem Zerstäuber verwendeten piezoelektrischen Elements beschreibt.
18A, 18B und 18C zeigen Beispiele für den Aufbau eines elektrodenfreien Abschnitts eines in einem Zerstäuber verwendeten piezoelektrischen Elements.
19A, 19B und 19C zeigen ein Beispiel des Endaufbaus eines elektrodenfreien Abschnitts eines piezoelektrischen Elements, das in einer Zerstäubungsvorrichtung verwendet wird.
20 ist eine Seitenansicht, die den Fall zeigt, in dem kammartige Elektroden an beiden Seiten eines piezoelektrischen Elements vorgesehen sind.
21 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Grundteils, die die Zerstäubung durch einen Zerstäuber beschreibt.
22A und 22B zeigen den Fall, in dem der Maschenquerschnittsaufbau von einem konischen Typ und einem exponentiellen Typ ist.
Beste Weisen der Durchführung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezug auf 1 und 2 enthält ein Zerstäuber gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein prismatisches Grundeinheitgehäuse (Grundeinheit) 1 sowie eine lösbar an dem Grundeinheitgehäuse 1 angebrachte Abdeckung 2. Das Grundeinheitgehäuse 1 enthält einen Vorsprung 1a, der an der Rückseite des oberen Abschnitts nach hinten abragt, sowie einen Betriebsschalter 9 zum Ein- und Ausschalten der Spannungsversorgung an der Vorderseite des oberen Abschnitts entsprechend zum Vorsprung 1a.
Unter Bezug auf die 4 bis 9 erscheint eine Grundeinheitabdeckung 10 am oberen Abschnitt des Grundeinheitgehäuses, wenn die Abdeckung 2 vom Grundeinheitgehäuse 1 entfernt wird. Die Grundeinhei tabdeckung 10 ist in Bezug auf das Grundeinheitgehäuse 1 lösbar. Ein piezoelektrisches Element 50, ein Siebelement 40, ein Behälter sowie eine Flüssigkeitzuführeinheit, die nachstehend beschrieben werden, sind an der Grundeinheitabdeckung 10 angeordnet.
Die Grundeinheitabdeckung 10 enthält eine Flasche (Behälter) 20 für ein flüssiges Reagenz, die eine Flüssigkeit (beispielsweise ein flüssiges Reagenz) speichert. Die Flasche 20 für ein flüssiges Reagenz ist aus einem oberen Teil 21 und einem unteren Teil 22 ausgebildet. Der untere Teil 21 und der obere Teil 22 sind zusammengepasst. Eine Kappe 23, die einen Einlass 21a für ein flüssiges Reagenz abdichtet und die geöffnet und geschlossen werden kann, ist am oberen Teil 21 angebracht. Das flüssige Reagenz kann in die Flasche 21 für ein flüssiges Reagenz am Einlass 21a für ein flüssiges Reagenz durch Öffnen der Kappe 23 eingeführt werden. Der Membran 24 ist am Boden der Flasche 20 (unterer Teil 22) für ein flüssiges Reagenz angebracht. Ein Flüssigkeitszuführrohr 25 ist an der schrägen unteren Seite des unteren Teils 22 angebracht. Das flüssige Reagenz ist beliebig. Bei dem Zerstäuber der vorliegenden Erfindung können eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, wie etwa in Alkohol aufgelöste Chemikalien, oder eine Flüssigkeit niedriger Oberflächenspannung, die ein Tensid enthält, versprüht werden.
Ein Solenoid 26 ist am unteren Abschnitt der Flüssigreagenzflasche 20 vorgesehen, das die Membran 24 zur Lieferung einer Flüssigkeit belastet. Wie in 10 gezeigt, ist das Solenoid 26 an einem Solenoidhalter 28 angebracht, wobei ein Solenoidkolben 26a gegen einen Stift 27 drückt. Der Stift 27 steht im Normalzustand mit der Membran 24 in Berührung. Mit Betätigung des Solenoid 26 drückt der Solenoidkolben 26a gegen den Stift 27, welcher seinerseits die Membran 24 belastet. Dadurch wird Flüssigkeit aus der Flüssigreagenzflasche 20 durch das Flüssigkeitszuführrohr 25 hindurch geeignet abgegeben.
Gemäß diesem Flüssigreagenzzuführaufbau kann eine optimale Flüssigreagenzmenge durch geeignetes Einstellen der Versetzung der Membran 24, die durch die Belastung durch den Stift 27 bewirkt ist, zugeführt werden. Ein Missstand, wie das Zusetzen der Zufuhr, lässt sich also verhindern. Herkömmlicherweise wurde Flüssigkeit unter Ausnutzung des Gewichts des Flüssigkeitsreagenz selbst oder der Kapillarwirkung über ein dünnes Rohr aus dem Flüssigreagenztank zugeführt. Dabei bestand der Nachteil, dass, abhängig von Konzentration und Status des Flüssigreagenz, eine geeignete Menge nicht zugeführt werden konnte oder ein Zusetzen auftrat.
Als Alternative zum Solenoid 26 kann der Stift 27 unter Verwendung eines Motors betätigt werden, oder der Stift 27 kann auch durch Luftdruck betätigt werden.
Eine Zerstäubungseinheit 30 ist am unteren Endteil 22 der Flüssigreagenzflasche 20 vorgesehen. Die Zerstäubungseinheit 30 hat einen Aufbau, wie er in 11A (Ansicht von oben), 11B (Seitenansicht), 12A (Schnittansicht) und 12B (Ansicht von oben bei entferntem oberen Gehäuse) gezeigt ist. Die Zerstäubungseinheit 30 enthält ein oberes Gehäuse 31 und ein unteres Gehäuse 32, welche zusammen passen. Ein Siebelementgehäuse ist durch ein oberes und unteres Gehäuse 31 und 32 ausgebildet. Am unteren Gehäuse 32 sind ein Siebelement 40 mit vielen kleinen Löchern und eine Schraubenfeder 34, welche das Siebelement 40 gegen das untere Gehäuse 32 drückt, vorgesehen. Bei der Feder 34 greift ein Ende am oberen Gehäuse 31 und das andere Ende am Umfang des Siebelements 40 an. Dementsprechend wird das Siebelement 40 konstant gegen das untere Gehäuse 32 belastet gehalten.
Das Siebelement 40 ist aus Metall oder Keramik ausgebildet, um die Absorption von auf das Flüssigreagenz übertragener Schwingungsenergie zu unterdrücken und damit den Zerstäubungswirkungsgrad zu verbessern und die Stoßfestigkeit zu erhöhen, wenn die Grundeinheitabdeckung 10 fallengelassen wird. Im Einzelnen steht das Flüssigreagenz mit dem Siebelement 40 während der Zerstäubung in Berührung und ist gleichzeitig auch mit dem Siebelementgehäuse (oberem und unterem Gehäuse 31 und 32), welches das Siebelement 40 hält, in Berührung. Herkömmlicherweise ist das Siebelementgehäuse aus Kunstharz ausgebildet, so dass die Schwingung des Flüssigreagenz und des Siebelements durch das Kunstharz-Siebelementgehäuse abgeschwächt werden. Durch Ausbilden des Siebelementgehäuses aus Metall oder Keramik, wie bei der vorliegenden Erfindung, lassen sich solche Probleme beseitigen.
Wie mit der vergrößerten Schnittansicht des Grundteils der 13 gezeigt, ist ein piezoelektrisches Element 50 in schräger Weise in enger Nähe am unteren Abschnitt des Siebelements 40 angeordnet, welches schräg in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet ist. Beim Siebelement 40 und piezoelektrischen Element 50 kreuzen die einander zugekehrten Ebenen einander unter einem spitzen Winkel, damit Flüssigreagenz L aus dem Flüssigkeitszuführrohr 25 von der offenen Seite her zwischen diese zugeführt wird. Mit obigem Aufbau lässt sich die in der Flüssigreagenzflasche 20 verbleibende Flüssigreagenzmenge L minimieren. Auch lässt sich eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität zerstäuben. Wenn die in der Flüssigreagenzflasche 20 verbleibende Menge an Flüssigreagenz L niedrig wird, so dass Flüssigkeit L vermindert aus dem Flüssigkeitszuführrohr 25 zugeführt wird, wird das Flüssigreagenz L durch die Oberflächenspannung mit dem Siebelement 40 bis zum letzten Tropfen, wie in 14 gezeigt, zerstäubt. Das Flüssigreagenz L kann zur Versprühung ohne Vergeudung verwendet werden.
Wenngleich in der Zeichnung nicht gezeigt, kann ein Flüssigkeitsmengensensor, der die Menge an Flüssigreagenz auf dem piezoelektrischen Element 50 abfühlt, zur Steuerung des Belastungsvorgangs der Membran 24 gemäß der Ausgabe dieses Flüssigkeitsmengensensors vorgesehen sein.
Wie in 15 und 16 gezeigt, enthält das piezoelektrische Element 50 kammartige Elektroden, bei welchen die eine Elektrode 51 und die andere Elektrode 52 abwechselnd auf einer Ebene ausgebildet sind, sowie Flüssigkeitsabfühlelektroden 55, 56, die in der gleichen Ebene und an einer Stelle in Berührung mit dem aus dem Flüssigkeitszuführrohr 25 zugeführten Flüssigreagenz ausgebildet sind. Das piezoelektrische Element 50 ist so angeordnet, dass die Ebene (Ebene ohne Elektrodenausbildung), die der Ebene, in der die Elektroden 51, 52, 55 und 56 ausgebildet sind, gegenüberliegt, dem Siebelement 40 zugekehrt ist. Dies deshalb, weil die Schwingungswelle des piezoelektrischen Elements, die zur Zerstäubung verwendet wird, eine Volumenwelle 61 ist, die durch dieses verläuft, und nicht die herkömmliche Oberflächenwelle 60. Durch Anordnen der elektrodenfreien Ebene des piezoelektrischen Elements 50 so, dass sie dem Siebelement 40 zugekehrt ist, sind die Elektroden nicht mit dem Flüssigreagenz in Berührung. Das Gerät kann vor einer Elektrodenkorrosion, elektrischen Korrosion und einem elektrischen Kurzschluss, die durch das Flüssigreagenz bewirkt werden, geschützt werden. Die Zuverlässigkeit ist also erhöht.
Wenngleich nicht besonders darauf beschränkt, ist das Material des piezoelektrischen Elements 50 vorzugsweise Lithiumniobat mit einem 41 ± 15° Drehungs-Y-Schnitt und einer Y-Achsenprojektionsausbreitungsrichtung unter dem Gesichtspunkt der Ausnutzung einer Volumenwelle als Schwingungswelle.
Wenngleich in der Zeichnung nicht abgebildet, werden beim piezoelektrischen Element 50 sein Umfangsendabschnitt durch eine wasserdichte Dichtung gepresst und eingepasst. Bei dem piezoelektrischen Element 50 schwingt der Kammabschnitt, wo kammartige Elektroden 51 und 52 ausgebildet sind. Die Schwingung des Umfangsendabschnitts des piezoelektrischen Elements 50 ist kleiner als diejenige des Elektrodenausbildungsabschnitts. Durch Presshalten nur des Umfangsendabschnitts des piezoelektrischen Elements 50 lässt sich die Schwingungsdämpfung des piezoelektrischen Elements 50 minimieren. Auch fließt das der elektrodenfreien Ebene des piezoelektrischen Elements 50 zugeführte Flüssigreagenz außerhalb des piezoelektrischen Elements 50, so dass eine Korrosion, Verformung, Verfärbung oder dergleichen innerhalb des Zerstäubers durch die wasserdichte Dichtung verhindert werden kann.
Ein Flüssigkeitsabfühlschaltungsdraht 70 ist unterhalb der Elektrodenausbildungsebene des piezoelektrischen Elements 50 angeordnet. Das Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat 70 ist mit den kammartigen Elektroden 51 und 52 und den Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 des piezoelektrischen Element 50 durch eine leitfähige Schraubenfeder (elastischer Körper) 71 elektrisch verbunden. Das Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat 70 ist mit einer Schaltung angebracht, die das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Flüssigkeit gemäß einem Signal von den Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 abfühlt. Die Schraubenfeder 71 ist in einen hohlen Schaft 72a einer Trägertafel 72 eingesetzt.
Durch diesen Aufbau ist der Abstand von den Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 des piezoelektrischen Elements 50 zum Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat 70 minimiert und damit der Einfluss von Störungsrauschen (hauptsächlich Rauschen bewirkt durch das Schwingungsansteueroszillationssignal) minimiert. Auch kann die elektrostatische Kapazität der elektrischen Verbindung zwischen den Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 und dem Flüssigkeitssensorschaltungssubstrat 70 vermindert und damit das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert werden. Genauer ist die elektrostatische Kapazität, die eine Änderung in den Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 bewirkt, ungefähr mehrere pF, da das Flüssigreagenz in Berührung ist und sich auf der Rückseiten ebene (elektrodenfreien Ebene) der Flüssigkeitsabfühlelektroden 55 und 56 ausbreitet. Diese Änderung wird durch das Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat 70 abgefühlt. Die Verwendung einer leitfähigen Schraubfeder 71 gewährleistet den Kontakt zwischen Elektroden 51, 52, 55 und 56 und Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat 70 unter gleichzeitiger Minimierung der Schwingungsdämpfung des piezoelektrischen Elements 50, die durch Berührung mit Elektroden 51, 52, 55 und 56 bewirkt wird.
Der Schwingungsvorgang des piezoelektrischen Elements 50 wird nachstehend beschrieben. Mit Führen eines Wechselstroms einer Frequenz von 6 MHz beispielsweise über die Elektroden 51 und 52 des piezoelektrischen Elements 50 werden eine Oberflächenwelle 60, die sich an der Oberfläche ausbreitet (elastische Oberflächenwelle), und eine Volumenwelle 61, die durch das Innere verläuft, erzeugt. Anders ausgedrückt, wird die elektrische Energie des piezoelektrischen Elements 50 in Schwingungsenergie umgewandelt. Im Einzelnen wandeln die Elektroden 51 und 52 die elektrische Energie in mechanische Schwingungsenergie um.
Bei dem piezoelektrischen Element 50 sind die Schwingungsquelle des piezoelektrischen Elements 50 kammartige Elektroden 51 und 52, die miteinander abwechselnd angeordnet sind. Die erzeugten Schwingungswellen sind eine Oberflächenwelle 60 und eine Volumenwelle 61. Wie in 17 gezeigt, verläuft die Volumenwelle 61 innerhalb des piezoelektrischen Elements 50 schräg in Bezug auf die Längsrichtung des piezoelektrischen Elements 50. Wenn die Richtung der Normalen zur Equiphasenoberfläche der erregten Volumenwelle θ ist, wird θ durch die folgende Gleichung dargestellt. Die Ausbreitungsrichtung der Volumenwelle hängt von der Frequenz ab. θ = sin–1(Vb/P·f) wobei Vb die Phasengeschwindigkeit der Volumenwelle, P der Abstand der Kammelektroden 51 und 52 und f die Frequenz ist.
Die Volumenwelle breit sich unter Reflexion an der Grenzebene des piezoelektrischen Elements 50 aus. Die Schwingungsfrequenz der erregten Oberflächenwelle an den kammartigen Elektroden 51 und 52 wird hauptsächlich durch die Schallgeschwindigkeit Vs der Oberflächenwelle und den Abstand P bestimmt. Die Schwingungsfrequenz der Volumenwelle wird durch die Dicke t des piezoelektrischen Elements 50 bestimmt.
Wenn sich die Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle der Schwingungsfrequenz der Volumenwelle annähert, gibt es den Fall, in dem die Frequenz nicht stabil ist und bewirkt, dass das piezoelektrische Element als Reaktion auf eine geringe Änderung der Schwingungslast bei der Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle oder der Schwingungsfrequenz der Volumenwelle arbeitet. Der Aufbau der Schwingungsschaltung wird kompliziert, wenn dies verhindert werden soll. Es ist daher wichtig, die Dicke t des piezoelektrischen Elements 50 so auszuwählen, dass sich die Schwingungsfrequenz der Volumenwelle von der Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle unterscheidet.
Die Volumenwelle und die Oberflächenwelle werden an beiden Endabschnitten, die die Wellenausbreitungsrichtung kreuzen, reflektiert, was eine Welleninterferenz bewirkt. Dies ist unter dem Gesichtspunkt einer Schwingungsstabilität nicht wünschenswert. Es ist daher bevorzugt, die beiden Endabschnitte, die die Wellenausbreitungsrichtung kreuzen, asymmetrisch oder wenigstens die Seitenfläche des Endabschnitts nicht-planar einzustellen. Beispiele hierfür sind in den 18A, 18B, 18C sowie den 19A, 19B und 19C angegeben. 18A zeigt ein Beispiel eines schräg zulaufenden elektrodenfreien Abschnitts 53a des piezoelektrischen Elements 50. 18B zeigt einen bogenförmigen elektrodenfreien Abschnitt 53b. 18C zeigt einen gewellten elektrodenfreien Abschnitt 53c. Diese Aufbauten löschen die Reflexion der Oberflächenwelle 60 oder der Volumenwelle 61 der 16 und beseitigen damit eine Schwingungswelleninterferenz. Daher wird die Schwingung stabil.
Zusätzlich zu einer Änderung der Aufbauten von elektrodenfreien Abschnitten 53a bis 53c des piezoelektrischen Elements 50 kann die Endebene des elektrodenfreien Abschnitts 53 nicht-planar, wie in den 19A, 19B und 19C gezeigt, eingestellt werden. 19A zeigt eine sägezahnförmige Endebene 54a. 19B zeigt eine Endebene 54b mit einer gestuften Seite. 19C zeigt eine Endebene 54c mit beiden gestuften Seiten. Ähnlich kann auch in diesem Fall eine Reflexion der Oberflächenwelle 60 oder der Volumenwelle 61 gelöscht werden. Die Konfiguration von Endebenen 54a bis 54c kann nicht nur an der Endebene des elektrodenfreien Abschnitts 53, sondern auch am Endebenenabschnitt auf der Seite entgegengesetzt zum elektrodenfreien Abschnitt 53 (dem Abschnitt, wo Elektroden 51 und 52 ausgebildet sind) eingebaut werden. Alternativ können diese Aufbauten über die gesamte Endebene des piezoelektrischen Elements 50 vorgesehen sein. Auch können die Aufbauten von elektrodenfreien Abschnitten 53a bis 53c aus den 18A, 18B und 18C mit den Aufbauten von Endebenen 54a bis 54c aus den 19A, 19B und 19C kombiniert werden.
Auf dem oberen Gehäuse 31 der Zerstäubungseinheit 30 sind eine Grundeinheitabdeckung 10 aus 4 (siehe auch 6A und 6B), eine Betriebsanzeigen-LED 80 sowie eine Spannungsüberwachungsanzeige-LED 81 vorgesehen. Die LEDs 80 und 81 sind in einer sichtbaren Weise in einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen mit der Sprührichtung aus der Grundeinheitabdeckung 10 (der Richtung senkrecht zum Siebteil 40) identisch ist. Die Betriebsanzeige-LED 80 leuchtet auf, wenn der Betriebsschalter 9 eingeschaltet wird. Die Spannungsüberwachungs anzeige-LED 81 leuchtet auf, wenn die verbleibende Batterie niedrig ist. Dementsprechend kann der Leitungszustand und ob die Batterie niedrig ist oder nicht, visuell während der Inhalation über das Leuchten der LEDs 80 und 81 festgestellt werden. In 5, 6A und 6B ist ein Steuerschaltungssubstrat 85 zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens des Solenoids 26 vertikal im Grundeinheitgehäuse 1 angeordnet.
Der vorliegende Zerstäuber enthält eine den Grundkörper der Vorrichtung, wie etwa das Grundeinheitgehäuse 1, die Abdeckung 2 und die Grundeinheitabdeckung 10, bildende Formkomponente, sowie eine an solche Komponenten angepasste weitere Formkomponente. Eine Dichtung zur Gewährleistung von Wasserdichtigkeit am angepassten Abschnitt ist integriert an einer oder an beiden der geformten Komponenten ausgebildet. Im Einzelnen ist in 5 die Dichtung 90 integriert an dem Passabschnitt zwischen Haupteinheitsgehäuse 1 und Grundeinheitabdeckung 10 und die Dichtung 91 integriert am Passabschnitt mit der Batteriespeichereinheit am unteren Abschnitt des Grundeinheitgehäuses 1 ausgebildet. Dementsprechend sind die Wasserdichtigkeitszuverlässigkeit sowie die Montageeigenschaften verbessert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die kammartigen Elektroden nur auf der einen Seite des piezoelektrischen Elements vorgesehen. Die kammartigen Elektroden können jedoch auch auf beiden Seiten des piezoelektrischen Elements vorgesehen sein. Ein solches Beispiel ist in 20 gezeigt. Unter Bezug auf 20 sind kammartige Elektroden 51a, 52a, 51b und 52b auf beiden Seiten des piezoelektrischen Elements 50 vorgesehen. In diesem Fall sind die kammartigen Elektroden so angeordnet, dass die Phase der Schwingungswelle (Volumenwelle), die von den auf beiden Seiten vorgesehenen kammartigen Elektroden erzeugt wird, gemäß der Wellenmechanik maximiert ist. Dadurch lässt sich eine Schwingung erzielen, die größer ist als diejenige, wenn nur eine Seite mit den kammartigen Elektroden versehen ist.
Die Zerstäubung durch den vorliegenden Zerstäuber wird nun unter Bezug auf 21 (vergrößerte Schnittansicht des Grundteils) beschrieben. Durch Leiten eines Wechselstroms über die Elektroden 51 und 52 des piezoelektrischen Elements 50 wird die Oberflächenwelle 60 von Oberflächenwelle 60 und Volumenwelle 61, die am piezoelektrischen Element 50 (siehe 16) erzeugt werden, durch den Aufbau elektrodenfreier Abschnitte 53 bis 53c, wie sie in 18A, 18B und 18C gezeigt sind, und den Aufbau von in 19A, 19B und 19C gezeigten Endebenen 54a bis 54c gelöscht. Nur die Volumenwelle 61 breitet sich zum Siebelement 40 hin aus, wodurch das Siebelement 40 schwingt. Die Anzahl kleiner Löcher 41 in dem hier gezeigten Siebelement 40 sind von einem gestuften Hornaufbau mit einer Öffnung eines größeren Durchmessers auf der einen Seite des piezoelektrischen Elements 50 und einer Öffnung kleineren Durchmessers auf der entgegengesetzten Seite.
Flüssigkeit L ist zwischen dem piezoelektrischen Element 50 und dem Siebelement 40 vorhandnen. Die Schwingungsenergie des piezoelektrischen Elements 50 breitet sich durch die Flüssigkeit L aus, welche sich ihrerseits zum Siebelement 40 hin ausbreitet. Durch die Schwingung des Siebelements 40 wird Flüssigkeit L aus dem kleinen Loch 41 des Siebelements 40 als zerstäubte Partikel L' verteilt. Zur Erhöhung der Amplitudenversetzung der Ultraschallschwingung zur Verbesserung des Zerstäubungswirkungsgrads entspricht die Querschnittsform des kleinen Lochs 41 einer Ultraschallhornform, die von der Ultraschallschwingungsfrequenz und der Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt wird. Als Beispiel hierfür entspricht der Querschnitt des kleinen Lochs 40 einem gestuften Hornaufbau. Unter der Annahme, dass die Schallgeschwindigkeit von Sprühflüssigkeit (Sprühpartikel L') 1500 m/s ist, die Ultraschallschwingungsfrequenz 6 MHz, beträgt, die Wellenlänge λ ist, wird das Amplitudenvergrößerungsverhältnis (D/d)², indem die Stufenposition h auf 62,5 μm gleich λ/4 gesetzt wird, zur Gewinnung einer Zerstäubung mit günstigem Wirkungsgrad bei verhältnismäßig niedrigem Stromverbrauch gewonnen.
Im Einzelnen zeigt das Siebelement 40 den höchsten Zerstäubungswirkungsgrad mit folgenden Bedingungen. h = λ/4, λ = v/f

h:: Einlasslochtiefe des kleinen Lochs 41; v: Schallgeschwindigkeit des Flüssigreagenz
λ:: Wellenlänge; f: Schwingungsfrequenz s·(D/d)²
s:: Verstärkungsrate; D: Einlasslochdurchmesser des kleinen Lochs 41d
d:: Auslasslochdurchmesser des kleinen Lochs 41.

Der Querschnittsaufbau des kleinen Lochs 41 kann eine Hornform vom konischen Typ, katenoidischen oder exponentiellen Typs sein.
Die Fälle, die einem kleinen Loch 41 eines Lochaufbaus vom konischen Typ und exponentiellen Typ entsprechen, werden nachstehend beschrieben.
Die 22A und 22B zeigen hornförmige kleine Löcher 41a und 41b vom konischen Typ bzw. exponentiellen Typ. In den Zeichnungen stellen Al und A2 die Querschnittsfläche der Endebene eines jeden Typs und 1 die Tiefe eines kleinen Lochs 41 dar.
In 22A ist die Frequenzgleichung wie nachstehend dargestellt.
Unter Bezug auf 22B wird die Querschnittsfläche Ax in einem Abstand x von der Endebene A1 durch die folgende Gleichung dargestellt: Ax = Alehx wobei h eine Schrägungskonstante ist.
In diesem Fall wird die Frequenzgleichung wie nachstehend dargestellt.
Mit jedem der obigen Hornaufbauten sind Verstärkungsrate und Zerstäubungsgröße größer als diejenigen der herkömmlichen geraden Form (gerades rundes Loch) oder eines retikulierten Lochs. Anders ausgedrückt, wird eine Zerstäubung mit günstigem Wirkungsgrad realisiert.
Wie in den 1–3 gezeigt, ist ein Vorsprung 1a auf der Rückseite des oberen Abschnitts des Grundeinheitgehäuses 1 vorhanden, wenn der vorliegende Zerstäuber verwendet wird. Da der Betriebsschalter 9 an einer Frontfläche vorgesehen ist, die dem Vorsprung 1a gegenüberliegt (die menschliche Ergonometrie berücksichtigend), kann der Betriebsschalter 9 bei einem natürlichen Halten des Grundeinheitgehäuses 1 betätigt werden. Da das Grundeinheitgehäuse 1 mit einem natürlichen Griff erfasst werden kann, ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Grundeinheitgehäuse 1 bei seiner Handhabung fallengelassen wird, gering.
Da bei dem vorliegenden Zerstäuber die Flüssigreagenzflasche 20 und die Zerstäubungseinheit 30 integriert an der Grundeinheitabdeckung 10, wie sie in 6A und 6B gezeigt ist, ausgebildet sind, liegt das piezoelektrische Element 50 frei, wenn oberer und unterer Teil 21 und 22 und oberes und unteres Gehäuse 31 und 32 von der Grundeinheitabdeckung 10 entfernt sind. Dementsprechend kann die freiliegende Fläche des piezoelektrischen Elements 50 (elektrodenfreie Ebene) mit einem Wattebausch oder dergleichen einfach gereinigt werden. Im Hinblick auf die Tatsache, dass die freiliegende Fläche des piezoelektrischen Elementes 50 durch das Anhaften und Trocknen von Flüssigreagenz und auch durch das Anhaften von Staub leicht verunreinigt wird, ist mit obigem Aufbau die Wartung vereinfacht.
Die Flüssigreagenzflasche 20 (oberer und unterer Teil 21 und 22) und der Anbringungsabschnitt des piezoelektrischen Elements 50 sind gekoppelt und werden in Bezug aufeinander durch Anziehung durch einen Magneten gehalten, der in einem Paar von Magnetspeichereinheiten 82 aufgenommen ist, die einander gegenüber im unteren Teil 22 vorgesehen sind.
Gemäß dem Zerstäuber der 5 sind Steuerschaltungssubstrat 85 und Schwingungsschaltungssubstrat (nicht gezeigt) in dem Grundeinheitgehäuse 1 angeordnet, während Flüssigreagenzflasche 20, Siebelement 40, piezoelektrisches Element 50 und dergleichen an der Grundeinheitabdeckung 10 angeordnet sind. Durch das Vorsehen der Komponenten, wie des piezoelektrischen Elements 50, bei denen die Möglichkeit besteht, dass sie durch fehlerhafte Handhabung beschädigt werden, in Form modularer Komponenten der Grundeinheitabdeckung 10 ist die Wartung durch Entfernen der Grundeinheitabdeckung 10 vom Grundeinheitgehäuse 1 verbessert. Beispielsweise kann die Grundeinheitabdeckung 1 oder jedes Substrat im Grundeinheitgehäuse 1 bei Beschädigung einfach ausgetauscht werden. Was den Sprühmechanismusabschnitt (Siebabschnitt 40 und dergleichen), für die eine kritische Einstellung erforderlich sind, anbelangt, lässt sich die Genauigkeit aufrechterhalten, da sie als modulare Komponenten vorgesehen sind, die nicht einfach gelöst werden können. Die Montage derselben ist also verbessert.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß dem Zerstäuber der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrisches Element mit kammartigen Elektroden, bei denen Elektroden abwechselnd ausgebildet sind, mit einem Siebelement kombiniert, wobei eine innerhalb des piezoelektrischen Elements laufende Volumenwelle als Schwingungswelle und nicht die Oberflächenwelle, die sich an der durch den kammartigen Elektrodenabstand definierten Oberfläche des piezoelektrischen Elements ausbreitet. Eine stabile Zerstäubung mit einem günstigen Sprühwirkungsgrad wird also gewonnen.

Claims

Zerstäuber, welcher aufweist: ein piezoelektrisches Element (50), das piezoelektrische Element steuernde Schwingungsmittel, ein Siebelement (40), welches viele kleine Löcher aufweist und in unmittelbarer Nähe zu dem piezoelektrischen Element angeordnet ist, einen eine Flüssigkeit speichernden Vorratsbehälter (20), und Flüssigkeitszuführmittel (24) zum Zuführen der Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter zwischen das piezoelektrische Element und das Siebelement, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element kammartige Elektroden mit einer Elektrode (51) und einer weiteren Elektrode (52), die abwechselnd ausgebildet sind, enthält und eine Vibrationswelle des piezoelektrischen Elements, die zur Zerstäubung durch die Schwingungsmittel verwendet wird, hauptsächlich eine Welle (61) ist, die innerhalb des piezoelektrischen Elements fortschreitet.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) aus Lithiumniobatmaterial besteht und einen 41 ± 15° Rotations-Y-Schnitt und eine Y-Achsenprojektions-Ausbreitungsrichtung hat.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) eine solche Dicke hat, dass eine Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle und die Schwingungsfrequenz der Volumenwelle sich voneinander unterscheiden.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei kammartige Elektroden (51, 52) des piezoelektrischen Elements (50) so angeordnet sind, dass die Schwingungsfrequenz der Oberflächenwelle sich von der Schwingungsfrequenz der Volumenwelle unterscheidet.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei ein Endabschnitt des piezoelektrischen Elements (50), welcher wenigstens eine Fortschreitrichtung der Oberflächenwelle kreuzt, einen Aufbau hat, der keine Interferenz zwischen einer an diesem Endabschnitt reflektierten Welle und der Oberflächenwelle bewirkt.
Zerstäuber nach Anspruch 5, wobei der Aufbau, der keine Interferenz zwischen der an dem Endabschnitt reflektierten Welle und der Oberflächenwelle bewirkt, beide Endebenen asymmetrisch hat/oder wenigstens die Endebene des einen Endabschnitts nicht-planar hat.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) zwei entgegengesetzte Ebenen aufweist, wobei die kammartigen Elektroden (51, 52) nur auf der Seite der einen Ebene des piezoelektrischen Elements (50) vorgesehen sind.
Zerstäuber nach Anspruch 7, wobei die Kammelektroden an einer Ebene vorgesehen sind, die zu der dem Siebelement (40) zugekehrten Ebene entgegengesetzt ist.
Zerstäuber nach Anspruch 7, wobei das piezoelektrische Elemente (50) eine das Nichtvorhandensein/Vorhandensein der Flüssigkeit feststellende Flüssigkeitsabfühlelektrode (55, 56), vorgesehen benachbart zu einer Seite der kammartigen Elektroden (51, 52) enthält.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei die Vibrationswelle, die zu Zerstäubung verwendet wird, durch das piezoelektrische Element (50) gestaltet und erzeugt wird, das so ausgebildet ist, dass die Wirkung durch eine Oberflächenwelle, die durch eine Oberfläche des piezoelektrischen Elements (50) fortschreitet, vermindert wird.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei ein Querschnittsaufbau der kleinen Löcher ein Hornaufbau ist, der durch eine Ultraschallschwingungsfrequenz und eine Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt wird.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) und Siebelement (40) so angeordnet sind, dass ihre einander zugekehrten Ebenen sich unter einem spitzen Winkel kreuzen, und die Flüssigkeit von den Flüssigkeitszuführmitteln (24) aus einer Öffnungsseite zwischen sie zugeführt wird.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) und das Siebelement (40) so angeordnet sind, dass ihre einander zugekehrten Ebenen sich unter einem spitzen Winkel kreuzen, und der Vorratsbehälter (20) ein Flüssigkeitszuführrohr (25) enthält, das sich zu einer Öffnungsseite zwischen dem piezoelektrischen Element (50) und dem Siebelement (40) erstreckt.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) einen Umfangsendabschnitt aufweist, der presseingepasst und durch eine wasserdichte Dichtung gehalten ist.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Element (50) eine Flüssigkeitsabfühlelektrode (55, 56) enthält, die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter (20) an einer Ebene, an der eine kammartige Elektrode ausgebildet ist, abfühlt, ein Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat (70), welches das Nichtvorhandensein/Vorhandensein einer Flüssigkeit gemäß einem Signal von der Flüssigkeitsabfühlelektrode abfühlt, vorgesehen ist, das Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat (70) unter der Ebene des piezoelektrischen Elements (50), an der die kammartige Elektrode ausgebildet ist, angeordnet ist, und die Flüssigkeitsabfühlelektrode (55, 56) des piezoelektrischen Elements (50) und das Flüssigkeitsabfühlschaltungssubstrat (70) durch einen elastischen, elektrisch leitenden Körper verbunden sind.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitszuführmittel (24) die Flüssigkeit in den Vorratsbehälter (20) durch Zwangsbetätigen einer Membran (24) zuführen.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei der Zerstäuber ferner Flüssigkeitsmengenabfühlmittel, die eine Menge an Flüssigkeit auf dem piezoelektrischen Element (50) abfühlen, aufweist, wobei die Flüssigkeitszuführmittel (24) die Flüssigkeit in den Vorratsbehälter (20) durch Zwangsbetätigen einer Membran (24) zuführen, und wobei die Zwangsbetätigung der Membran gemäß einer Ausgabe der Flüssigkeitsmengen abfühlmittel gesteuert wird.
Zerstäuber nach Anspruch 1, wobei der Zerstäuber ferner ein Siebelementgehäuse (31, 32) aufweist, welches das Siebelement (40) hält, wobei das Siebelementgehäuse (31, 32) aus Metall oder Keramik ausgebildet ist.
Zerstäuber nach Anspruch 1, welcher eine Grundeinheit (1) und eine Grundeinheitabdeckung (10) aufweist, welche lösbar an der Grundeinheit angebracht ist, wobei die Schwingungsmittel an der Grundeinheit angeordnet sind und das piezoelektrische Element (50), das Siebelement (40), der Vorratsbehälter (20) und die Flüssigkeitszuführmittel (24) an der Grundeinheitabdeckung (10) angeordnet sind.
Zerstäuber nach Anspruch 1, welcher eine Grundeinheit (1) aufweist, wobei Betriebsanzeigemittel (80) und Spannungsüberwachungsanzeigemittel (81) an einem oberen Endabschnitt der Grundeinheit (1) vorgesehen sind, wobei die Anzeigemittel in einer Richtung, die angenähert eine Aussprührichtung aus der Grundeinheit (1) ist, in einem eine visuelle Bestätigung erlaubenden Zustand angeordnet sind.